專利名稱：一種含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育方法
技術領域：
本發明涉及一種含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育方法，屬于水稻雜種優勢利用技術領域。
背景技術：
水稻是我國主要糧食作物之一，具有較大的增產潛力，雜交水稻的研究突破使增產潛力變為可能。水稻雜種優勢利用的主要途徑包括基于核質互作如野敗型或紅蓮型的三系法雜交水稻(不育系、保持系、恢復系)和基于光溫敏感條件的兩系法雜交水稻。自1973年我國在世界上首次實現秈型雜交水稻三系配套以來，我國在水稻雜種優勢利用研究領域一直保持世界領先水平。據統計，我國生產上每年種植秈型雜交稻的面積約為1700多萬公頃，占全國水稻的總播種面積接近60％，其中95％以上為三系雜交稻。
水稻的生育期取決于感溫性、基本營養生長性和感光性三個因素。華南雙季稻區早晚季種植的水稻品種大多分屬不同生態類型，即感溫性的早秈類型品種和感光性的晚秈類型品種兩類。感溫型品種(組合)早晚季種植都可以正常抽穗，而感光型的品種(組合)只有在晚季種植才能正常抽穗。在華南稻區的粵中南、桂中南和海南等區，晚季前期溫度高，中后期溫度下降緩慢，光熱資源豐富，后期晝夜溫差較大，稻作生產周期長。如果種植汕A、優IA、II-32A、協A等感溫型組合，則往往因其感溫性強，生育期大為縮短，難以充分利用該地區10月下旬到11月上中旬的光熱資源，產量不易提高。但是，種植博A、秋A和“3550”等生育期較長且穩定的感光型或弱感光型雜交稻組合，不僅對低溫或寒露風具有較好的耐寒性，而且可以充分利用中后期豐富的光熱資源，提高水稻產量與品質。據全國農業技術推廣服務中心對我國1997～2003年主要農作物品種種植面積統計，弱感光的博A、秋A類型雜交稻組合和“3550”類型雜交稻組合在廣東和廣西的年種植面積達到150萬公頃左右。因此，培育感光型秈稻品種(雜交稻組合)對于提高華南雙季稻區晚稻產量和品質具有十分重要的作用。
迄今為止，培育感光型雜交稻組合的育種技術途徑主要有三種(1)感溫型早稻不育系配感光型晚稻恢復系，如二九南一號A/55；(2)感光型晚稻不育系配感溫型早稻恢復系；如包矮A/IR24；(3)感溫型早稻不育系配感溫型早稻恢復系，如珍汕97A/廣恢3550，博A/廣恢998，博A/廣恢122等。前兩種育種技術途徑，由于感光型晚稻親本一方具有顯性感光基因，在華南大陸制種一般要到10月上旬才抽穗揚花，很容易受到低溫的影響而導致異交結實率差，制種產量低，不能用于大面積生產。同時當年晚季制種，到次年的晚季才種植應用，對于種業公司也具有很大的商業風險。只有第三種育種技術途徑，雙親本身表現感溫不感光，配制的雜交組合由于互作而表現感光，在華南春、夏、秋季均可安全制種，只要選配的組合優勢強，便可能用于大面積生產，在實踐中具有重大意義。
目前，華南稻區種植的弱感光型雜交稻組合全部都是感溫型中早熟不育系與感溫型恢復系組配而成的，如博優998、博優122、秋優998等。由于感溫型中早熟不育系中含有互作型弱感光基因(如博A和秋A)，與大多數感溫型恢復系組配，雜種一代均表現感光性。國內生產上大面積應用的含互作型弱感光基因的主要有博A和秋A等兩個秈稻野敗型不育系。其中博A系列組合隨著推廣時間的推移，抗性下降，產量徘徊不前等缺點日益突出；秋A柱頭幼小活力低，對氣溫及“九二0”極其敏感，繁制種易受溫濕度高低影響，致使產量較低，限制了其在雜交稻生產中的擴大應用。因此，加快培育優質多元化互作型弱感光型中早熟不育系，對于提高華南雙季稻區晚稻產量和品質，保證糧食生產安全具有十分重大的意義。
然而，傳統上選育含有互作弱感光基因三系水稻不育系的方法具有很大的盲目性。這主要是由于這種水稻本身早晚季都能夠正常抽穗，并不表達感光性，而只有與恢復系組配出的雜種一代才表現出感光性或弱感光性。因此，在選育含有互作弱感光基因的三系水稻不育系和保持系時，無法根據植株表型來判別目標不育系和保持系是否攜有互作型弱感光基因，不僅造成人力、物力和時間的大量浪費，而且育種效率很低，最終很可能沒有選育出含有互作型弱感光基因的不育系和保持系。

發明內容
本發明的目的就是針對目前在含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育過程中，無法根據植株表型來判別目標不育系和保持系是否攜有互作型弱感光基因的缺陷，提供一種含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育方法。
為實現上述目的，本發明可通過以下技術措施來實現首先篩選用于鑒別互作型弱感光基因的檢測不育系，然后以已知明確含弱感光基因的保持系與另外一個優良的三系水稻保持系雜交構建目標保持系材料，接著利用檢測不育系與目標保持系材料的雜交三代株系或者雜交四代株系測交，鑒別這些保持系材料中是否含有互作型弱感光基因，最后以鑒別出含有互作型弱感光基因的保持系材料株系與提供不育細胞質源的三系不育系進行雜交和回交轉育，從而選育含有互作型弱感光基因的三系水稻不育系。
本發明的具體步驟為(1)檢測不育系的篩選在華南地區晚季種植季節，選取一批不同類型水稻不育系材料與已知明確含有含弱感光基因的保持系測交，次年早季種植測交一代，調查測交一代是否能正常抽穗，篩選出早季測交一代不能正常抽穗的測交不育系，這些不育系作為檢測不育系，用于鑒別目標保持系材料中是否含有互作型弱感光基因；(2)目標保持系材料的構建利用已知明確含弱感光基因的保持系為一個親本，利用人工溫湯去雄法與另外一個優良的三系水稻保持系雜交，得到雜交一代，種植雜交一代得到雜交二代，種植雜交二代群體，從中選擇農藝性狀優良的單株繼續種植雜交三代株系，繼續種植雜交四代株系，直到一個晚季種植季節；(3)含互作型弱感光基因的保持系材料的鑒定在晚季種植季節，以步驟1中篩選出的檢測不育系為測交母本，與步驟2中構建的目標保持系材料的雜交三代株系或者雜交四代株系進行大量測交，次年早季種植測交一代，調查測交一代是否能正常抽穗，篩選出早季測交一代不能正常抽穗的測交父本，這些保持系材料中含有互作型弱感光基因；(4)含互作型弱感光基因的不育系選育以步驟3中鑒定出含有互作型弱感光基因的保持系材料株系與提供不育細胞質源的三系不育系進行雜交和回交轉育，按照正常三系不育系的選育過程，不斷鏡檢和成對回交，直至穩定定型，從而選育成含有互作型弱感光基因的三系水稻不育系。
本發明所述的檢測不育系為三系水稻不育系，或兩系水稻不育系；所述的已知明確含有弱感光基因的保持系可以是博B，或秋B；所述的提供不育細胞質源的三系不育系是除檢測不育系外的其它三系水稻不育系。
本發明方法的原理是基于兩個方面第一，弱感光型雜交組合在華南地區早季自然光溫條件下不能夠正常抽穗，其抽穗一般要延遲到7月上旬、中旬以后，比正常的感溫遲熟組合遲30天左右。第二是感光性的遺傳學行為。研究表明雜交組合一代表現感光是受兩對主基因互作引起的，含弱感光基因S1的三系不育系(如博A和秋A)與含弱感光基因S2的大多數恢復系(如廣恢122、廣恢998)配組，雜交組合中弱感光基因S1和S2互作引起感光性，而三系不育系相應的核基因相同細胞質不同的保持系(如博B和秋B)也含有弱感光基因S1。檢測不育系與含弱感光基因S1的保持系雜交表現感光性，說明檢測不育系中含弱感光基因S2。因此，利用檢測不育系與未明確的目標保持系材料雜交，如果表現感光說明目標保持系材料中含有弱感光基因S1，將這些目標保持系材料通過回交轉育成三系不育系，即可獲得含弱感光基因S1的三系不育系。
本發明首次提出了一種含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育方法，通過1996年到2001年成功利用該方法選育出印尼水田谷型含互作型弱感光基因三系水稻不育系，證實本發明具有以下幾個方面的優點和顯著效果1、選育方法技術成熟，操作便利，穩定可靠，易于推廣，使用該方法更易選育出優質抗病含互作型弱感光基因三系水稻不育系，從而進一步提高華南地區晚季的稻作生產水平。
2、通過檢測不育系可以鑒別目標保持系是否含有互作型弱感光基因，準確率高，大大提高了預見性和育種效率，減少了工作強度，降低了育種成本，避免了傳統上選育含弱感光基因三系水稻保持系和不育系的盲目性，
3、可以廣泛引進優質保持系資源，創建遺傳基礎豐富的、不育細胞質多樣化同時含有互作弱感光基因的三系水稻不育系，可以有效解決現有應用的含有互作弱感光基因的三系水稻不育系(如博A和秋A)細胞質單一化(目前都是野敗型)遺傳基礎脆弱的潛在威脅。
具體實施例方式
本實施例中共采用4個親本粵豐A、博B、優IA和優IB。粵豐A為廣東省農業科學院水稻研究所選育的優質三系野敗型不育系，博B是廣西壯族自治區博白縣農科所育成的野敗型不育系博A的保持系，明確含有互作型弱感光基因，不育系本身感溫不感光，但與大多數恢復系配置的雜交水稻組合具有弱感光性；優IA和優IB是湖南省雜交水稻研究中心于80年代末育成的印尼水田谷三系不育系和保持系。
經過篩選，粵豐A(為母本)與博B(為父本)雜交一代在廣州早季種植不能正常抽穗，一直到7月20日左右才可以抽穗，而優I A(為母本)與博B(為父本)雜交一代在廣州早季種植可以正常抽穗。因此，采用粵豐A作為檢測不育系，用于鑒別目標保持系材料中是否含有互作型弱感光基因。
第一年早季采用已知明確含有含弱感光基因的保持系博B為父本，優良三系水稻保持系優IB為母本，用溫湯去雄法在早季將優IB與博B進行人工有性雜交，當年晚季單株種植雜交一代14株，用母本作對照去除假雜種后于成熟期混合收獲雜交二代；次年早季單株種植雜交二代1500株，在成熟期定向選育株型、熟色、米質綜合性狀優良的單株；同年晚季繼續種植雜交三代保持系株系，每株系群體為100個單株，同時每個株系入選3～5株與檢測不育系粵豐A測交；第三年早季繼續種植雜交四代保持系株系，同時種植上述的測交一代和調查測交一代是否能正常分化抽穗，其中有6個株系與粵豐A的測交一代早季不能正常抽穗，這6個株系即為含有弱感光基因的保持系株系；當年早季就從這些株系材料中選單株與提供不育細胞質源的三系不育系優IA測交15對；晚季繼續種植雜交五代保持系株系，同時種植上述與優IA雜交所得的測交一代，在抽穗期對測交一代的每一個單株逐一鏡檢，評價花粉敗育是否徹底，選擇花藥呈水漬狀、花粉敗育以典敗為主的不育株系，繼續與對應的父本雜交五代保持系株系成對回交；第四年早季繼續種植雜交六代保持系株系，同時種植上述所得的回交一代群體，繼續采用鏡檢和回交的育種程序。當年晚季繼續種植雜交七代保持系株系，同時種植回交二代群體，并繼續進行花粉鏡檢和成對回交；第五年早、晚季繼續上述花粉鏡檢與回交轉育程序。其中早季繼續種植雜交八代保持系株系和回交三代群體，晚季繼續種植雜交九代保持系株系和回交四代群體；第六年早季繼續種植雜交十代保持系株系和回交五代群體，同時繼續進行花粉鏡檢和成對回交；同年晚季繼續種植雜交十一代保持系株系和回交六代群體，至此回交群體花粉敗育徹底，不育性穩定，綜合農藝性狀整齊一致，相對應的保持系也已穩定。
利用這種方法選育的不育系含有互作型弱感光基因，不育細胞質源為印尼水田谷型，它本身屬感溫類型，但與大多數恢復系配組的雜交水稻組合具有弱感光性，與博A相似。因此，利用這種方法選育的不育系所組配的弱感光組合主要在華南稻區的粵中南、桂中南和海南等區作晚季種植，具有十分廣泛的應用前景。
權利要求
1.一種含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育方法，其特征在于首先篩選用于鑒別互作型弱感光基因的檢測不育系，然后以已知明確含弱感光基因的保持系與另外一個優良的三系水稻保持系雜交構建目標保持系材料，接著利用檢測不育系與目標保持系材料的雜交三代株系或者雜交四代株系測交，鑒別這些保持系材料中是否含有互作型弱感光基因，最后以鑒別出含有互作型弱感光基因的保持系材料株系與提供不育細胞質源的三系不育系進行雜交和回交轉育，從而選育含有互作型弱感光基因的三系水稻不育系。
2.根據法權利要求1所述的含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育方法，其特征在于包括以下具體步驟(1)檢測不育系的篩選在華南地區晚季種植季節，選取一批不同類型水稻不育系材料與已知明確含有含弱感光基因的保持系測交，次年旱季種植測交一代，調查測交一代是否能正常抽穗，篩選出早季測交一代不能正常抽穗的測交不育系，這些不育系作為檢測不育系，用于鑒別目標保持系材料中是否含有互作型弱感光基因；(2)目標保持系材料的構建利用已知明確含有含弱感光基因的保持系為一個親本，利用人工溫湯去雄法與另外一個優良的三系水稻保持系雜交，得到雜交一代，種植雜交一代的種子得到雜交二代，種植雜交二代群體，從中選擇農藝性狀優良的單株繼續種植雜交三代株系，繼續種植雜交四代株系，直到一個晚季種植季節；(3)含互作型弱感光基因的保持系材料的鑒定在晚季種植季節，以步驟1中篩選出的檢測不育系為測交母本，與步驟2中構建的目標保持系材料的雜交三代株系或者雜交四代株系進行大量測交，次年早季種植測交一代，調查測交一代是否能正常抽穗，篩選出早季測交一代不能正常抽穗的測交父本，這些保持系材料中含有互作型弱感光基因；(4)含互作型弱感光基因的不育系選育以步驟3中鑒定出含有互作型弱感光基因的保持系材料株系與提供不育細胞質源的三系不育系進行雜交和回交轉育，按照正常三系不育系的選育過程，不斷鏡檢和成對回交，直至穩定定型，從而選育成含有互作型弱感光基因的三系水稻不育系。
3.根據權利1所述的含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育方法，其特征在于所述的檢測不育系為三系水稻不育系，或兩系水稻不育系。
4.根據權利1所述的含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育方法，其特征在于所述的已知明確含有弱感光基因的保持系為博B或秋B。
5.根據權利1所述的含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育方法，其特征在于所述的提供不育細胞質源的三系不育系為除檢測不育系外的其它三系水稻不育系。
全文摘要
本發明公開了一種含互作型弱感光基因三系水稻不育系的選育方法，首先篩選用于鑒別互作型弱感光基因的檢測不育系，然后以含弱感光基因的保持系與另外一個優良的三系水稻保持系雜交構建目標保持系材料，接著利用檢測不育系與目標保持系材料的雜交三代株系或者雜交四代株系測交鑒別這些保持系材料中是否含有互作型弱感光基因，最后以鑒別出含有互作型弱感光基因的保持系材料株系與提供不育細胞質源的三系不育系進行雜交和回交，轉育成含有互作型弱感光基因的三系水稻不育系。該方法準確率高，大大提高了預見性和育種效率，減少了工作強度，降低了育種成本，避免了傳統上選育含弱感光基因三系水稻保持系和不育系的盲目性。
文檔編號A01H1/02GK1568662SQ20041002716
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月12日 優先權日2004年5月12日
發明者王豐, 柳武革, 劉振榮, 李曙光, 廖亦龍, 黃德娟, 李傳國, 黃慧君, 梁世胡, 朱滿山 申請人:廣東省農業科學院水稻研究所